Opisujemy przedkliniczną eksperymentalną metodę oceny neuromodulacji metabolicznej wywołanej przez ostrą głęboką stymulację mózgu za pomocą in vivo FDG-PET. Manuskrypt ten obejmuje wszystkie etapy eksperymentalne, od chirurgii stereotaktycznej po zastosowanie leczenia stymulacją oraz pozyskiwanie, przetwarzanie i analizę obrazów PET.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
In vivo (in vivo) Pozytonowa tomografia emisyjna w celu ujawnienia wzorców aktywności wywołanych głęboką stymulacją mózgu u szczurów
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Głęboka stymulacja mózgu (DBS) to inwazyjna technika neurochirurgiczna polegająca na zastosowaniu impulsów elektrycznych do struktur mózgu zaangażowanych w patofizjologię pacjenta. Pomimo długiej historii DBS, jego mechanizm działania i odpowiednie protokoły pozostają niejasne, co podkreśla potrzebę badań mających na celu rozwiązanie tych zagadek. W tym sensie ocena efektów DBS in vivo przy użyciu technik obrazowania funkcjonalnego stanowi potężną strategię określania wpływu stymulacji na dynamikę mózgu. W tym miejscu opisano protokół eksperymentalny dla modeli przedklinicznych (szczury Wistar), połączony z badaniem podłużnym [18F]-fluorodeoksyklokozowa pozytonowa tomografia emisyjna (FDG-PET), w celu oceny ostrych konsekwencji DBS dla metabolizmu mózgu. Najpierw zwierzęta przeszły operację stereotaktyczną w celu obustronnego wszczepienia elektrod do kory przedczołowej. Pobrano pooperacyjną tomografię komputerową (CT) każdego zwierzęcia w celu sprawdzenia umieszczenia elektrod. Po tygodniu rekonwalescencji pobrano pierwszy statyczny FDG-PET u każdego operowanego zwierzęcia bez stymulacji (D1), a dwa dni później (D2) pobrano drugi FDG-PET podczas stymulacji zwierząt. W tym celu elektrody podłączono do izolowanego stymulatora po podaniu FDG zwierzętom. W ten sposób zwierzęta stymulowano w okresie wychwytu FDG (45 min), rejestrując ostry wpływ DBS na metabolizm mózgu. Biorąc pod uwagę eksploracyjny charakter tego badania, obrazy FDG-PET analizowano za pomocą podejścia wokselowego opartego na sparowanym teście T między badaniami D1 i D2. Ogólnie rzecz biorąc, połączenie DBS i badań obrazowych pozwala opisać konsekwencje neuromodulacji w sieciach neuronowych, ostatecznie pomagając rozwikłać zagadki otaczające DBS.
Wprowadzenie
Termin neurostymulacja obejmuje szereg różnych technik mających na celu stymulację układu nerwowego w celu terapeutycznym1. Wśród nich głęboka stymulacja mózgu (DBS) wyróżnia się jako jedna z najbardziej rozpowszechnionych strategii neurostymulacji w praktyce klinicznej. DBS polega na stymulacji głębokich jąder mózgu impulsami elektrycznymi dostarczanymi przez neurostymulator, wszczepiany bezpośrednio do ciała pacjenta, za pośrednictwem elektrod umieszczonych w celu mózgowym w celu modulacji za pomocą operacji stereotaktycznej. Liczba artykułów oceniających wykonalność zastosowania DBS w różnych zaburzeniach neurologicznych i psychiatrycznych s....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Procedury badawcze z udziałem zwierząt przeprowadzono zgodnie z dyrektywą Rady Wspólnot Europejskich 2010/63/EU, za zgodą Komitetu Etyki ds. Eksperymentów na Zwierzętach Szpitala Gregorio Marañón. Graficzne podsumowanie protokołu eksperymentalnego przedstawiono na Rysunku 1A.
1. Lokalizacja celu w mózgu za pomocą neuroobrazowania in vivo
- Przygotowanie zwierząt
UWAGA: Wykorzystano samce szczurów Wistar o masie ok. 300 g.- Umieścić zwierzę w komorze indukcyjnej do znieczulenia i szczelnie zamknąć górną pokrywę.
- Włączyć parownik sewofluranu (5% do indukcji w ....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Zwierzęta uśpiono za pomocą CO2 po zakończeniu badania lub w przypadku pogorszenia stanu ich dobrostanu. Przykład kompletnego badania PET/CT u zwierzęcia po operacji przedstawiono na Rysunku 3. W ten sposób elektrodę wprowadzoną do mózgu szczura można wyraźnie zaobserwować na obrazie CT przedstawionym na Rysunku 3A. Ta metoda obrazowania dostarcza dobrych informacji anatomicznych i ułatwia rejestrację obrazów FDG-PET, ponieważ obrazowanie funkcjonalne.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Biorąc pod uwagę postępy w zrozumieniu funkcji mózgu i sieci neuronowych zaangażowanych w patofizjologię zaburzeń neuropsychiatrycznych, coraz więcej badań dostrzega potencjał DBS w szerokim zakresie patologii o podłożu neurologicznym2. Jednak mechanizm działania tej terapii pozostaje niejasny. W kilku teoriach podjęto próbę wyjaśnienia efektów uzyskanych w określonych warunkach patologicznych i stymulacyjnych, ale niejednorodność proponowanych badań sprawia, że bardzo trudno jest dojść do ostatec.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy oświadczają, że w związku z niniejszym artykułem nie występują konflikty interesów.
Podziękowania
Dziękujemy Prof. Christine Winter, Julii Klein, Alexandrze de Francisco i Yolandzie Sierra za ich nieocenione wsparcie w optymalizacji opisanej tu metodologii. MLS był wspierany przez Ministerio de Ciencia e Innovación, Instituto de Salud Carlos III (numer projektu PI17/01766 i numer grantu BA21/0030) współfinansowany przez Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego (EFRR), "Sposób na Europę"; CIBERSAM (numer projektu CB07/09/0031); Delegación del Gobierno para el Plan Nacional sobre Drogas (numer projektu 2017/085); Fundación Mapfre; oraz Fundación Alicia Koplowitz.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Skaner 7-Tesla Biospec 70/20 | Bruker, Niemcy | SN0021 | Skaner MRI do obrazowania małych zwierząt |
| Betadine | Meda Pharma S.L., Hiszpania | 644625.6 | Roztwór jodu (jodopowidon) |
| Beurer IL 11 | Beurer | SN87318 | Światło podczerwone |
| bipolarny 50 cm z siatką 50 cm o pokryciu do 100 cm | Plastics One, Stany Zjednoczone | 305-305 (CM) | |
| bipolarny TT2 50 cm do 100 cm | Plastics One, USA | 305-340/2 | bipolarny TT2 50 cm do 100 cm |
| Buprex | Schering-Plough, S.A | 961425 | Buprenorfina (przeciwbólowa) |
| Ceftriaxona Reig Jofré 1g IM | Laboratorio Reig Jofré SA, Hiszpania | 624239.1 | Ceftriakson (antybiotyk) |
| Komutator | Plastics One, USA | SL2 + 2C | 4-kanałowy komutator do |
| DBS Koncentryczne bipolarne elektrody platynowo-irydowe | Plastics One, USA | MS303/8-AIU/SPC | Elektrody do |
| wiertarki | DBS Bosh | T58704 | Wiertarka |
| FDG | Curium Pharma Hiszpania S.A., Hiszpania | ----- | 2-[18F]fluoro-2-deoksy-D-glukoza (radioznacznik PET) |
| Poduszka grzewcza | DAGA, Hiszpania | 23115 | Poduszka grzewcza |
| Ketolar | Pfizer S.L., Hiszpania | 776211.9 | Ketamina (lek znieczulający) |
| Lipolasowy 2 mg/g | Bausch & Lomb S.A, Hiszpania | 65277 | Okulistyczny żel smarujący |
| MatLab R2021a | Oprogramowanie MathWorks, Inc | Support dla SPM12 | |
| MRIcro | McCausland Center for Brain Imaging, Uniwersytet Południowej Karoliny, USA | v2.1.58-0 | Oprogramowanie do wstępnego przetwarzania i analizy obrazowania |
| Multimodalna stacja robocza (MMWKS) | BiiG, Hiszpania | Oprogramowanie do przetwarzania i analizy obrazowania | |
| Omicrom VISION VET | RGB Urządzenia medyczne, Hiszpania | 731100 ReV B | Monitor krążeniowo-oddechowy do małego obrazowania |
| Prevex Patyczki kosmetyczne | Prevex, Finlandia----- | Patyczki kosmetyczne | |
| Sevorane | AbbVie Hiszpania, S.L.U, Hiszpania | 673186.4 | Sevoflurane (znieczulenie wziewne) |
| Małe | Max Witte GmbH | 1,2 x 2 DIN 84 A2 | Małe |
| Standardowy instrument stereotaktyczny w kształcie litery U dla szczurów, 18° Ear Bar | Harvard Apparatus, USA | 75-1801 | Dwuramienna ramka stereotaktyczna dla szczurów |
| Statystyczne mapowanie parametryczne (SPM12) | The Wellcome Center for Human Neuroimaging, UCL Queen Square Institute of Neurology, Wielka Brytania | SPM12 | Oprogramowanie do analizy obrazowania wokselowego |
| STG1004 | Multi Channel Systems GmbH, Niemcy | STG1004 | Izolowany stymulator |
| Skaner | PET/CT SuperArgusSedecal, Hiszpania | S0026403 | Skaner NanoPET/CT do obrazowania małych zwierząt |
| Nici do szwów z igłą, 1/º | Lorca Marí n S.A., Hiszpania | 55325 | Pleciony jedwab naturalny niewchłanialny szew 1/0, z igłą trójkątną |
| Technovit 4004 (proszek i płyn) | Kulzer Technique, Niemcy | 64708471; 64708474 | Akrylowy cement dentystyczny do kranu kraniotomijnego |
| Szczury Wistar (Rattus norvergicus) | Charles River, Hiszpania | dla zwierząt | zwierzęcy używany |
| Xylagesic | Laboratorios Karizoo, AA, Hiszpania | 572599-4 | Ksylazyna (lek znieczulający) |
| Normon S.A., Hiszpania | 602910 | Mepiwakaina w żelu do stosowania miejscowego |
Bibliografia
- Gildenberg, P. L. Neuromodulation: A historical perspective. Neuromodulation. 1, 9-20 (2009).
- Lee, D. J., Lozano, C. S., Dallapiazza, R. F., Lozano, A. M. Current and future directions of deep brain stimulation for neurological and psychiatric disorders.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
